Diversite biologique vegetale a travers l evolution PDF

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notes de cours...

Description

Diversité Biologique Végétale à Travers L'évolution I

Principes des classifications phylogénétiques A Introduction 1 Le nom des plantes

Le nom des plantes dépend du latin. Cependant il existe des noms vernaculaires, vulgaires existent différemment dans chaque pays.

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Les noms vernaculaires

Ce sont des noms locaux, déterminés pour nommer une plante. Pour une même espèce on a plusieurs noms vernaculaires. Ils sont nationaux ou régionaux. Un nom vernaculaire peut correspondre à plusieurs espèces, qui appartiennent parfois à des familles complètement différentes. Par exemple, l'ortie est composée de plusieurs espèces : Urtica dioïca, membranacea... On appelle aussi ortie jaune un Lamium galeobdolon. On peut aussi parler de l'ortie batârde... Le bouton d'or : Ranunculus ficaria (renonculacées) / Potentilla reptans (rosacées). Il y a une renonculacée, qui possède 40 noms français, 90noms anglais...

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Polynômes latins

À une époque, les plantes ont été nommées en latin et leur description se faisait aussi en latin, c'est ce que l'on appelait Polynômes latins. Description d'une espèce de trèfle : Trifolium repens : « Trifolium caule repente, spicis depressis, siliquis tetraspermis » on décrit certains caractères de la plante. La tige du trefle est rempente, les épis sont déprimés et les fruits sont tétraspermes. Appartient à la famille de fabacées.

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Binômes linéens

À partir de 1753, Linné a commencé une autre classification : les binômes linéaires. ● L'espèce est nommée par un nom de Genre avec une majuscule, qui peut avoir une signification (Digitalis = scrofulorocées, Stellaria = Caryophyllacées, Digitaria = graminées) ou non. ● Le nom d'espèce prend une minuscule. ● Il peut être constitué de deux particules. Ex : Prunus laura cerasus (rosacées). Ce nom d'espèce correspond à une épithète qui ne peut être utilisée qu'une seule fois dans un genre mais qui peut être utilisée dans un autre genre. ● L'épithète peut correspondre à un organe : ex : Arachis hypogea. (fabacées) arachide. Extraite des graines qui sont localisées dans des gousses (cacahouète) souterraines. ● Le nom latin désigne le nom du botaniste qui a décrit l'espèce : Abutilon avicennae. ● Généralement il est rare que le nom de genre corresponde à un nom d'auteur, sauf pour Linné : Linnaea. Le nom d'espèce peut aussi correspondre à la localisation Cedrus atlantica (cèdre atlantique) ou être lié à l'écologie de l'espèce : Viola palustris (violette des marais). Dans certains cas le nom d'espèce correspond à une particularité de l'appareil végétatif, reproducteur, ou a la couleur de la fleur. Par exemple la Capselle bourse en pasteur : Capsella Bursa pastoris. Qui a un fruit en forme de cœur. Atriplex protrata (Cherropodiacées) vit protrées sur le sol.

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2 La nomenclature botanique a

Code de nomenclature botanique

Il a été mis en place en 1904. Depuis 1888 il est rédigé en anglais. Il donne une description en latin de la plante, d'un échantillon type. Le nom de la plante comprent le nom de genre et d'espèce et en abrégé le nom de l'auteur. Pour Linné L. Lamark Lam. Qui ne se met pas en italique.

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La règle de priorité

Lorsqu'une plante est nommée il peut y avoir des synonymes. Le binome le plus tard est celui retenu. On retient le plus ancien. On a fixé le point de départ de la nomenclature ou les noms données avant par les auteurs ne sont pas valables. La date a été fixée a la publication du Specrès Plantatum. 1 er mai 1753. cependant le nom des espèces changes. Ex : Cytisus linifolius L. Appartient aux Fabacées, Webber et Berthelot l'on incluse dans un nouveau genre appelé Teline linofolia (L.) Webb et Berth. Ex :On parle de la Renouée liseron, au départ elle s'appelle Polygonum convolvulus L. Puis Bilderdykia convolvulus (L.) Dumont. Et enfin Fallopia convolvulus (L.)Löve.

3 La hiérarchie taxonomique a

La notion d'espèce

Sp. on ne précise pas le genre de l'espèce. A l'heure actuelle on considède qu'il y a 300.000 espèces qui vivent sur le globe. C'est une idée subjective l'espèce reunit tous les individu qui se ressemblent, sur la base d'un quart de caractères qu'ils ont en communs + des caractères fluctuant individuels. De plus ils ont un ancètre commun. On a donc un critère de ressemblance sur la base des caractères de l'appareil végétatif et reproducteur. ainsi que des critères d'inter-fécondité. 3 critères principaux : – ressemblance morphologique – tout individu est capable de se croisé sans perte de fécondité. Inter-fécondité – le croisement avec des espèces différentes peut se faire avec une perte plus ou moins importante de la fécondité. – Chaque espèce a une aire géographique déterminée. Étude des aire = Chorologie. (espèce endémiques) On peut distinguer des sous espèces : ssp. Ou alors des variétés qui peuvent être sauvage ou créée par l'homme (cultivées= cultivars) : var. Les sous espèces sont des entité isolées les unes des autres pour des raisons géographique, elle ne peuvent pas croitre ensemble. On parle d'entité allopatriques. Correspondent au rang de sous espèce. Entre plusieurs sous espèce d'une même espèce on a des zones différentes de développement. Les variétés peuvent croitre ensemble. Ce sont des entités sympatiques. En général, il y a des différences morphologique moins nombreuses, elles sont liées ua fait que ces entité n'occupe pas les même stations écologiques. Ex : Orobranche ramosa L. / Phelipanche ramosa (L.) Pomel. Ils y a au moins 2 différences, deux pathovars; ce sont des parasites strictes. Elles parasitent différentes plantes : une C = Colza, l'autre T : chanvre textile.

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La notion de genre

Taxon = unité taxonomique. Donc la notion de genre est constitué par une ensemble d'espèces qui ont un certains nombre de points communs.

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Le genre se défini avec des caractères parallèle à l'espèce, mais l'espèce est constitué d'individu qui ne sont pas des taxons alors que le genre est constitué d'espèce qui sont des taxons. Les espèces ont des affinités génétiques suffisante pour qu'il y ai possibilité d'hybridation. L'espèce est typifiée par le type de l'espèce, qui est un individu, alors que le genre est typifiée par l'espèce qu'il contient, donc par un taxon.

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La notion de famille, ordre, classe, divisions et règne

Une famille réuni des genres qui sont proches les uns des autres. Par des critères d'ordre morphologique. Le nom des famille dérive du nom de l'un des genres de la famille. Changement de nom des familles : Crucifères → Brassicacées Composées → Astéracées qui tire son nom du genre Aster. Papilionacées → Fabacées (Faba vulgaris = fève) Ombellifères → Apiacées. (Apium graveolens = céléri) Labiées → Lamiacées (lavande...Lamium galeobdolon)

Embranchement Classe Sous-classe Ordre Sous-ordre Famille Sous-famille Tribu Sous-tribu Genre Espèce

Terminaison latine Terminaison française - phyta - phyte - opsida - opsides - idea - idées - ales - ales - ineae - inées - aceae - acées - oideae - oïdées - eae - ées - inae - inées Radical + terminaison variée Épithète spécifique + nom(s) d'auteurs.

Les ordres sont aussi regroupés classe.

B Les classifications végétales 1 Chronologie simplifiée des classifications végétales ● Classifications artificielles : (ex : système sexuel de Linné) Elles ne prennent en considération qu'un petit nombre de caractères. (Linné a pris : nombre des étamines, leur soudure, leur rapport avec le gynécée → un certain nombre de classes rapprochant ou éloignant les espèces). Basées sur la notion de fixité des espèces et ne faisant intervenir qu'un nombre restreint de caractères (souvent choisis arbitrairement), ces méthodes s'avèrent insuffisantes. ● Classifications naturelles : basées sur 2 principes : ● coordination des caractères : un caractère n'est jamais pris isolément mais toujours lié à d'autres dont on a vérifié la constance. ● subordination des caractères : certains ont une importance majeure, d'autres ne sont que secondaires (qu'il s'agisse de caractères morphologiques, physiologiques ou anatomiques). Ex : « genere palntarom » de Bentham et Hooker.

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● Classifications phylogénétiques Étude des fossiles (ou empreintes) → paléobotanique de végétaux + ou - anciens → palynologie (étude de pollen)... Modification climatiques notion de variabilité des espèces (aspect évolutif). Topographie... du globe Reconstitution de l'arbre généalogique des végétaux. On a fait la cladistique qui a été initiée par Hennig (1950) avec Le cointre et le Gruyader.

2 Homologies, analogies et cladistique Linné 1735

Haeekel 1866

Mineralia Vegetabilia Animalia

Protiste Plantae Animalia

Chatton 1937

Copelan d 1956

Whittaker Worse 1969 1977

Procaryotes Eukaryotes

Monera Protiste Fungi Plantae Animalia

Monera Protiste Fungi Plantae Animalia

Worse 1990

Eubactérie Archébactéries bactérie Protiste Archée Fungi Eukacryotes Plantae Animalia

Carvalier Smith 1998 Bactérie Protozoaires Chronista (lignée brune) Fungi Plantae Animalia

Angiosperm phylogénétic groups (APG) est une classification très importante. Aujourd'hui on chercher qui est lE parent de qui, la cladistique est liée au caractère qui sont ressemblent car hérité d'un ancêtre commun. Apomorphique et synapomorphique. Dans les années 1950 ça a commencé. L'évolution transforme un caractère ancestral qui devient le caractère propre d'un nouveau groupe le caractère ancestral est appelé apomorphie et le caractère propre dérivé est appelé synapomorphie. On constitue des cladogrammes.

Mousses

Fougères

Conifères

Angiospermes

Fleurs

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O

O

1

Graines

O

O

1

1

Tissus conducteurs

O

1

1

1

Analogie : caractère commun, similitude structurale ou fonctionnelle qui résulte de l'évolution indépendante de différents ancêtres. Les organismes ne sont pas forcement apparenté. Comme par exemple les épines : origine profonde ou superficielle. On distingue les caractères ancestral partagé = apomorphie, c'est une homologie qui n'est pas exclusive du groupe de l'organisme étudié. Comme par exemple la graine qui est partout. Les caractères dérivées partagés = synapomorphie, c'est une homologie spécifique à un groupe d'organisme, comme par exemple la fleur, qui est un caractère partagé des angiospermes car n'est présent que dans ce groupe et chez l'ancêtre commun des angiospermes. Les classification APG sont fait par des phylogénéticiens, ce sont les dernières classifications. Certain champignons n'ont aucune cloisons, c'est une structure cénocytique, on parle donc de siphonnée ou monocénocytique. Il y a aussi des plantes avec des parois ce sont des structures apocytiques ou polycénocytiques. Quand il n'y a qu'un seul noyau par cellule on parle de structure cellulaire. Au niveau des algues, la complexe photosynthétique explique la zonation verticale des végétaux. Dans les Archégoniates on a La zoïdogamie implique des gamètes mâles mobiles et qui vont nager dans l'eau pour arriver au gamète femelle.

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Les asphonogames sont aussi appelés Cryptogames. Les Cryptogames cellulaire sont les Bryophytes et les Cryptogames vasculaires sont les Ptéridophytes. Reproduction se fait dans des structures non visibles. Les bryophytes n'ont pas de vascularisation vraie. Parmi les bryophytes on a les mousses vraies, ainsi que les Hépatiques (Unularia), Anthocérotes. Les ptéridophytes ont un xylème phloème... on a une dominance de la phase sporophytique. Les Lycopodinées (spermatozoïde biciliés) Siphonogames = Spermatophyte = Phanérogames = archégoniate siphonogame : la fécondation est visible, on a des phénomènes de fécondation sexuée dans des structures extérieurement visibles : la fleur. Siphonogamie : la reproduction s'effectue grâce a un siphon, le tube pollinique. Parmi les siphonogames on trouve les Gymnospermes, c'est à dire que les graines sont nues ils n'ont donc pas d'ovaire. Ainsi que les Angiosperme.

Présence d'un «4cormus4» : axe vertical avec appendices latéraux

Archegoniates

Bryophytes

Asiphonogames (zoïdogamie)

Ptéridophytes

=aspermaphytes

Cormobiontes (= Embryophytes pour certains auteurs) =

archégoniates

Siphonogames Spermatophytes Phanérogames (Siphonogamie)

Astigmatés

Gymnospermes Monocotylédones Angiospermes

Stigmatés

Dicotylédones

Algues Thallobiontes = ( tallophytes)

Septomycetes Champignons (Mycètes)

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Phycomycetes

II Les grands groupes d'algues A Où les situe-t-on ? Comment doit-on les appeler ? Des classifications anciennes aux plus récentes Les euglènes sont des algues uni cellulaires cependant on ne sait pas trop où les places. Ce sont des tallophytes autotrophes. Les algues les plus anciennes sont apparu il a 130Ma, c'était des forme uni cellulaire . Les végétaux supérieur aurait un ancêtre commun avec les algues.

B Quelle classification choisir ? (Nabors M, 2008 ; Lecointre et Guyader, 2001) Planche 18. On a les procaryotes et les eucaryotes. Les lignées vertes et la lignée bleue, rouges... dominance du sporophyte et régression des gamétophytes chez les végétaux supérieur.

C Groupes étudiés (algues vertes, brunes et rouges), pourquoi ? 1 Rappel de la notion de biocycle Dans un biocycle il y a deux plaques tournantes : la méiose et la fécondation. Ils sont variables.

2 Intérêts et utilisation des algues Elles ont été utilisées dans un grand nombre de domaines. Ils sont en particulier l'aquaculture, la pisciculture, ostréiculture (notamment cultures axénique de diatomées), médecine (mareninine), ainsi que comme fertilisant : algues rejetée sur les côtes et mélanger avec de la tourbe. On peut également réaliser du chaulage des sols (pour les ions calcium) avec des algues rouges calcaires ( Coralline, Jania...), comme aliments. Enrichissement des sols en azote. Les algues brunes à partir des alginates sont utilisées dans l'industrie ( Chondus crispus, Gelidium spp..., la peinture, les vernis... (Fucus serratus, vésiculosus, spiralis)

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3 Différents types morphologiques de thalles Cycle digénétique haplo diplo phaqique. Les thalles les plus simples sont les archethalles, c'est à dire les formes uni cellulaires. Ils peuvent être monadoïdes → flagellées capable de se déplacer. Ou coccoïdes. Parmi les coccoïdes elles peuvent être solitaire ou coloniales (coenobiales). Planche 13.

Il existe aussi les nématothalles qui sont des algues filamenteuses rudimentaires avec des cellules totipotentes. Les nématothalles n'ont pas de croissances dans un sens particulier. Les cellules peuvent se diviser par des divisions somatiques pour agrandir le filament.

Planche 32. Les thalles Cladomiens : 1 seul axe principal, cladome avec croissance indéfinie, sur le côté on a des ramifications qui sont les pleuridies, dont la croissance est limitée. Quand il y a plusieurs axes latéraux on a plusieurs axes avec des pleuridies.

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Croissance thélomique quand croissance par apex. …. thalle cladomien fucoïde (fucus) ou rhoboméloïdes (algues rouges.) Les algues uni cellulaire sont petites, alors que les laminaires peuvent faire jusqu'à 2m, la plus grande est une algue brune macrocystis pyrifera.

4 Différents types de reproduction Oogamie : gros gamétophyte femelle immobile fécondée par un petit gamète mâle mobile. Zoidogamie : gamète mâle mobile qui se déplace dans l'eau. Planogamie : il faut que les deux gamètes soient mobiles. → isogamie (les deux gamètes font la même taille → anisogamie ( les deux gamètes ne font pas la taille) Aplanogamie : les deux gamètes sont immobiles. Cystogamie (conjugaison) notamment chez spirogyre. On passe par un pont de conjugaison. Trichogamie : caractéristique des algues rouges, fait intervenir un appendice du gamétophyte femelle qui viennent capter le gamète mâle.

Il y a aussi la reproduction asexuée. Par des spores fragmentation des thalles (clonage).

végétatives (sporulation), ainsi que par la

5 Cycles de développement Monogénétique haplophasique comme les spirogyres et Chara sp. Il y a des spores qui donnent des gamétophytes, on a une conjugaison avec formation d'un zygote. Ce zygote est protégé par une carapace, il s'enkyste. On parle d'hypnochlamydozygote. Ces algues passent à la reproduction sexuée en cas de conditions défavorables. Digénétique haplodiplophasique isomorphe. On a des gamète mâles, femelle. Elle sont un flagelle. On a formation d'un sporophyte. Il y a possibilité de reproduction végétative dans les deux cas (gamétophyte et sporophyte). Comme dans le cas de Dictyota dichotoma.

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Les laminaires sont les sporophytes. Elle vont libérer des spores. Les gamétophytes vont créer des gamétocystes, ils sont microscopiques. Haplodiplomorphique hétéromorphe Chez les algues rouges digénétique haplodiplophasique isomorphique ou hétéromorphique, il y a des gamètes mâles et femelles mais il y a une première génération qui vie en parasite sur le gamétophyte femelle on parle de carposporophyte. Celui ci à maturité libère des carpospores diploïdes qui vont générer des sporophytes. Isomorphique : gamétophyte et sporophyte semblable ≠ hétéromorphe :

P18. Le plastidome est constitué d'un seul gros chloroplaste. C'est la structure archéoplastidiée. On a des blastes qui sont généralement ovoïdes. Chez les algues les plus évoluées les pyrénoides peut complètement disparaître.

D Les algues vertes (7500 espèces) 1 Rappel de la classification Elles regroupent un très grand nombre d'espèces. On a deux tableau récapitulatif non a connaître. P12.

2 Rappel des principaux caractères Elles contiennent de la chlorophylle A + chlorophylle B. Il y a aussi des caroténoïdes. Au niveau des réserves c'est de l'amidon vrai intra-plastidial. On trouve les Charophycées, qui sont des algues d'eau douces, qui se rapprochent des Bryophytes. Leur gamète mâle est spiralé. Les thalles sont très variables. P Il y a des formes uni cellulaire. Certaines sont coloniales, elles peuvent être mobiles ou immobiles. On a des structures filamenteuses (nématothalles) et plus complexe avec les cladomes. La reproduction sexuée : conjugaison, planogamie...

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3 Hétérogénéité biocyclique P8 droite.

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Cycle digénétique haplodiplophasique isomorphe

Exemples d'Ulva lactuca (cellules carrées) ou d'Ulva rigida (cellules rectangles).

Ulva : thalle qui a des divisions dans 2 plans → thalle aplati bistraté. On a un seul chloroplaste cupéliforme. Thalle archéoplastidié. On a donc 3 types de thalles des gamétophytes mâles, femelles et des sporophytes qui sont morphologiquement identiques. Sur les gamétophytes mâles ou femelles. Les gamétocystes femelles vont se déchirer pour libérer leur gamètes. Les cellules végétative sont devenues reproductrices. C'est une planogamie isogame. Les gamètes vont donner un zygote, et on a un stade quadiflagellé. Cela donne le sporophyte. Puis on donne les spores qui se distinguent mal des gamètes mâles et femelles car elles aussi sont quadriflagellées. Ensuite ces spores vont perdre leur flagelle et régénérer des gamétophytes mâles ou femelles. Dans chaque partie du cycle il peut y avoir une production de spores végétatives ce que permet une reproduction végétative.

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Cycle monogénétique diplophasique

Exemples de Codium sp ou de Bryopsis sp. Bryopsis sp. : Ce sont de petites algues vertes très fines. Le th...